DE10055166C5 - Method for controlling the power and speed of a turbine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Regelung der Leistung (P) und Drehzahl (n) einer Turbine (12), wobei die tatsächliche Leistung (Pist) und die tatsächliche Drehzahl (nist) erfaßt und mit vorgegebenen Werten für Leistung (Psoll) und Drehzahl (nsoll) verglichen und in einem Regler (20) verarbeitet werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs die Energiezufuhr zu der Turbine (12) verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Regelung der Leistung (P) in dem Regler (20) die Differenz (Pist – Psoll) zwischen der tatsächlichen Leistung (Pist) und der vorgegebenen Leistung (Psoll) verwendet wird und dass das Ergebnis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Drehzahl (nist) und der vorgegebenen Drehzahl (nsoll) unabhängig von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Leistung (Pist) und der vorgegebenen Leistung (Psoll) zur Veränderung der Energiezufuhr zu der Turbine (12) ausgewertet wird und dass die beiden Ergebnisse nach der Auswertung zusammengeführt und weiterverarbeitet werden.Method for controlling the power (P) and speed (n) of a turbine (12), wherein the actual power (P ist ) and the actual speed (n ist ) are detected and at predetermined values for power (P soll ) and speed (n should ) be compared and processed in a controller (20) and, depending on the result of this comparison, the power supply to the turbine (12) is changed, characterized in that for the regulation of the power (P) in the controller (20) the difference (P is - P soll ) between the actual power (P ist ) and the predetermined power (P soll ) is used and that the result of the comparison between the actual speed (n is ) and the predetermined speed (n soll ) regardless of the Result of the comparison between the actual power (P ist ) and the given power (P soll ) is evaluated for changing the power supply to the turbine (12) and that the two results after the evaluation too be merged and further processed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Leistung und Drehzahl einer Turbine, wobei die tatsächliche Leistung und die tatsächliche Drehzahl erfaßt und mit vorgegebenen Werten für Leistung und Drehzahl verglichen und in einem Regler verarbeitet werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs die Energiezufuhr zu der Turbine verändert wird.The The present invention relates to a method of regulating power and speed of a turbine, the actual power and the actual Detected speed and with default values for Performance and speed compared and processed in a controller be and depending on Result of this comparison, the power supply to the turbine is changed.
Schwerpunkt der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren, das die Leistung der Turbine bei einem plötzlichen Lastabfall oder Lastabwurf an die veränderten Betriebsbedingungen anpaßt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für Dampfturbinen einsetzbar.main emphasis In particular, the invention relates to a method which improves the performance of the invention Turbine in a sudden Load drop or load shedding to the changed operating conditions adapts. The inventive method is especially for Steam turbines used.
Ein Verfahren zur Turbinenregelung ist in der Druckschrift Sindelár, Effektive Turbinenregelung, BWK Bd. 51 (1999) Nr. 718, Seiten 41 bis 45 enthalten, bei der eine systematisch bedingte Regelverzögerung bei Lastreduzierung verbessert wird, indem anstelle der bisher verwendeten abgegebenen Leistung des Generators als Regelgröße eine Turbinenleistung verwendet wird, die aus den Größen Druck, Temperatur und Massenstrom der Turbine berechnet wird.One Method of turbine control is in the publication Sindelár, Effective Turbine Control, BWK Vol. 51 (1999) No. 718, pages 41 to 45, in the case of a systematically induced control delay during load reduction is improved by replacing the previously used Power of the generator used as a controlled variable turbine power which is made of the sizes pressure, temperature and mass flow of the turbine is calculated.
Eine
grafische Darstellung zum Stand der Technik ist in den
Bei einem bekannten derartigen Verfahren weist der Regler einen Drehzahlregler und einen Leistungsregler auf. Zur Regelung wird die Differenz zwischen der vorgegebenen und tatsächlichen Drehzahl beziehungsweise Leistung verwendet. Sobald die tatsächliche Leistung unter einen bestimmten Grenzwert sinkt, wird ein Schalter geöffnet, der die vorgegebene Leistung zu Null setzt. In den Leistungsregler geht dann nur noch der negative Wert der tatsächlichen Leistung ein.at a known such method, the controller has a speed controller and a power regulator. For regulation, the difference between the predetermined and actual Speed or power used. Once the actual Power drops below a certain threshold, becomes a switch open, which sets the default power to zero. In the power controller then only the negative value of the actual performance enters.
Durch
das Umschalten wird die Wirkungsweise des Reglers verändert. Weiter
können
unzulässige
Schwingungen entstehen, wenn der Schalter wiederholt geöffnet oder
geschlossen wird. Das bekannte Verfahren wird in der Figurenbeschreibung
an Hand
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Regelung für die Leistung und Drehzahl einer Turbine bereitzustellen, bei der insbesondere Schwingungen des Ge samtsystems vermieden und eine rasche Nachführung der Regelgrößen mit verringertem Über- beziehungsweise Unterschwingen erreicht wird.task The present invention is therefore an improved control for the To provide power and speed of a turbine, in particular Avoid vibrations of the overall system and a rapid tracking of the Controlled variables with reduced over- or undershoot is achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.According to the invention this Task by a method according to claim 1 solved.
Im Unterschied zu den bekannten Verfahren wird nicht mehr die Differenz zwischen der vorgegebenen Leistung und der tatsächlichen Leistung, sondern der negative Wert dieser Differenz verwendet. In der Praxis liegt daher eine positive Rückkopplung vor. Mit dieser positiven Rückkopplung kann die Turbine bei einer plötzlichen Verringerung der tatsächlichen Leistung, insbesondere bei einem Lastabwurf, rasch heruntergefahren werden. Die tatsächliche Leistung ist dann deutlich kleiner als die vorgegebene Leistung, so dass sich ein stark negativer Wert als Eingangsgröße der Leistung für den Regler ergibt. Das bisher vorgesehene Wegschalten der vorgegebenen Leistung ist nicht mehr erforderlich. Schwingungen des Gesamtsystems können daher ausgeschlossen werden.in the Difference to the known procedures is no longer the difference between the given power and the actual power, but used the negative value of this difference. In practice lies Therefore, a positive feedback before. With this positive feedback can the turbine at a sudden Reduce the actual Power, especially in a load shedding, quickly shut down become. The actual performance is then significantly smaller than the given power, so that a strong negative value as the input of the power for the controller results. The previously planned switching off the specified power is no longer necessary. Vibrations of the whole system can therefore be excluded.
Das Ergebnis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Drehzahl und der vorgegebenen Drehzahl wird unabhängig von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Leistung ausgewertet, und die beiden Ergebnisse werden nach der Auswertung zusammengeführt und weiterverarbeitet. Bei diesem Vorgehen wird die Regelung der Drehzahl unabhängig von der Regelung der Leistung sichergestellt. Es können daher die vorgegebenen Werte für Drehzahl und Leistung optimal eingehalten werden. Eine Wechselwirkung zwischen Leistung und Drehzahl innerhalb des Reglers wird vollständig ausgeschlossen.The Result of the comparison between the actual speed and the given one Speed becomes independent from the result of the comparison between the actual Performance evaluated, and the two results will be after the evaluation together and further processed. In this approach, the regulation of Speed independent ensured by the regulation of performance. It can therefore the default values for Speed and performance are optimally maintained. An interaction between power and speed within the controller is completely excluded.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.advantageous Embodiments and developments of the invention will be apparent from the dependent claims.
Vorteilhaft wird die vorgegebene Leistung auch bei einem Absinken der tatsächlichen Leistung unter einen vorgebbaren Grenzwert berücksichtigt. Durch dieses Vorgehen wird ein Wegschalten der vorgegebenen Leistung vollständig ausgeschlossen. Die Schwingungsneigung des Gesamtsystems kann verringert werden. Auf Grund dieser Verringerung werden sich mechanisch bewegende Stellelemente deutlich weniger belastet. Die bisher erforderliche Nachoptimierung des Reglers bei der Inbetriebnahme kann ebenfalls entfallen. Der Verzicht auf den Schalter ermöglicht auch finanzielle Einsparungen.Advantageous the default power will be even with a decrease in the actual Performance below a predefinable limit considered. By doing so switching off the given power is completely excluded. The Vibration tendency of the entire system can be reduced. On Due to this reduction, mechanically moving control elements become apparent less burdened. The previously required post-optimization of the controller during commissioning can also be omitted. The waiver allows the switch also financial savings.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird auf das Ergebnis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Drehzahl und der vorgegebenen Drehzahl ein phasenanhebendes Element aufgeschaltet. Dieses phasenanhebende Glied verbessert das dynamische Regelverhalten und verringert die Schwingungsneigung.In advantageous embodiment is based on the result of the comparison between the actual speed and the predetermined speed switched on a phase-raising element. This phase-raising member improves the dynamic control behavior and reduces the tendency to oscillate.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Ergebnis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Drehzahl und der vorgegebenen Drehzahl über einen vorgebbaren Zeitraum aufintegriert. Durch die Integration werden Genauigkeit und Geschwindigkeit der erfindungsgemäßen Regelung verbessert.According to an advantageous development the result of the comparison between the actual speed and the predetermined speed is integrated over a predefinable period. The integration improves the accuracy and speed of the control according to the invention.
In vorteilhafter Weiterbildung ist zur Regelung der tatsächlichen Leistung ein eigener Teilregelkreis vorgesehen. Dieser Teilregelkreis dient zur Regelung der Leistung im normalen Betrieb, während das erfindungsgemäße Verfahren bei Störfällen, insbesondere einem Lastabwurf, eingesetzt wird.In Advantageous development is to control the actual Power provided its own sub-loop. This partial loop is used to regulate the power in normal operation while the inventive method in case of incidents, in particular a load shedding, is used.
Vorteilhaft wird zur Verringerung des Rechenaufwands für die Einstellung des Drehzahlreglers und des Leistungsreglers mindestens ein Arbeitspunkt vorgegeben und in einem Bereich um diesen Arbeitspunkt eine Linearisierung der Regelstrecke vorgenommen. Das Modell der Regelstrecke ist in vielen Fällen nichtlinear, so dass bei einer für jeden Betriebszustand gültigen Regelung ein hoher Rechenaufwand entsteht. Dieser Rechenaufwand läßt sich durch das Auswählen mehrerer aussagekräftiger Arbeitspunkte und eine Linearisierung um jeden Arbeitspunkt wesentlich verringern. Die Anzahl der vorgegebenen Arbeitspunkte wird in Abhängigkeit von den Umständen festgelegt.Advantageous is used to reduce the computational effort for setting the speed controller and the power controller specified at least one operating point and in a region around this operating point a linearization made the controlled system. The model of the controlled system is in many cases nonlinear, so at a for every operating state valid Control a high computational effort arises. This computational effort let yourself by selecting several more meaningful Working points and a linearization around each operating point essential reduce. The number of specified operating points depends on the circumstances established.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, die in schematischer Weise in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei zeigt:below the invention will be described in more detail with reference to an exemplary embodiment, which are shown schematically in the drawing. there shows:
Die
tatsächliche
Drehzahl nist der Turbine
Drehzahl
n und Leistung P müssen
in Abhängigkeit
von den vorliegenden Betriebsbedingungen geregelt werden. Es ist
daher ein Regler
Der
bekannte Regler
Der
Leistungsregler
Die
Eingangsgröße ΔPsoll wird über einen Schalter
Das
von der Verknüpfung
In
der Zusammenführung
Durch
das Öffnen
des Schalters
Die
Bei
dem erfindungsgemäßen Regler
Auf
den bei dem bekannten Regler
Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß
Beim
Regler
Die
In
In
den
Die
Insgesamt ergibt sich ein wesentlich verbessertes Regelverhalten, das unzulässige Schwingungen vermeidet und die Konstruktion vereinfacht. Weiter wird eine rasche Nachführung der Regelgrößen mit deutlich verringertem Über- und Unterschwingen erreicht.All in all results in a significantly improved control behavior, the inadmissible vibrations avoids and simplifies the construction. Next is a quick tracking the controlled variables with significantly reduced and undershoots achieved.
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SCHMIDT, G.: Grundlagen der Regeltechnik, 2. über- arbeitete Auflage, Springer-Verlag 1987 |
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SINDELAR, Rudolf: Effektive Turbinenregelung in BWK, Bd. 151 (1999) Nr. 7/8, S. 41-45 * |
Also Published As
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